中國電信發(fā)布全光網(wǎng)2.0技術白皮書 推動光網(wǎng)絡技術創(chuàng)新發(fā)展

  ICC訊 11月11日，在2021年中國電信天翼智能生態(tài)博覽會上，中國電信正式發(fā)布《中國電信全光網(wǎng)2.0技術白皮書》，全面闡述了中國電信全光網(wǎng)的概念和愿景，提出全光網(wǎng)目標技術架構和六大特征，以及兩階段演進策略，分析支撐全光網(wǎng)持續(xù)發(fā)展的重點技術創(chuàng)新方向， 并介紹中國電信在相關領域技術創(chuàng)新和網(wǎng)絡發(fā)展的重要舉措。

  白皮書認為，通信網(wǎng)絡基礎設施是“新基建”的重要基礎，互聯(lián)網(wǎng)(Internet)是通信網(wǎng)絡的核心，光網(wǎng)絡一直扮演著互聯(lián)網(wǎng)“帶寬承重墻”的角色，而作為新型信息基礎設施的帶寬基石，全光網(wǎng)將在“新基建”時代迎來新的發(fā)展機遇。

  全光網(wǎng)是光網(wǎng)絡技術發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。光網(wǎng)絡技術從全光傳輸起步，從最早的多模光纖 850nm 波長短距傳輸，到單模光纖1310nm/1550nm 波長中長距傳輸，再發(fā)展到引入摻鉺光纖放大器(EDFA)的波分復用(WDM)系統(tǒng)幾百到上千公里的無電中繼傳輸，最后是相干光通信技術將無電中繼傳輸距離擴展到幾千甚至上萬公里，全光傳輸技術的容量和距離不斷提升。

  中國電信于2017 年首次提出“全光網(wǎng) 2.0”概念，指出當傳輸和接入都實現(xiàn)光纖化，交換層也引入ROADM等全光交換技術后才能構成嚴格意義上的全光網(wǎng)。同一年，中國電信建成長江中下游區(qū)域ROADM骨干網(wǎng)絡，標志著“全光網(wǎng)2.0”新時代的開啟。2018年美國OFC展會，中國電信在大會報告上首次明確全光網(wǎng)2.0的主要特征，包括依托ROADM 設備、100G/超100G相干傳輸技術、智能波長交換光網(wǎng)絡(WSON)控制平面和一跳直達全光架構實現(xiàn)波長級全光調度、分鐘級業(yè)務發(fā)放、秒級恢復和毫秒級時延。此后，“全光網(wǎng) 2.0”概念逐漸被業(yè)界接受，內涵也不斷豐富。

  到2021年，中國電信已建成一張覆蓋全國除港澳臺外所有省級行政區(qū)的一二干融合的基于ROADM技術的骨干全光交換網(wǎng)絡， 覆蓋了近200個城市和多數(shù)大型數(shù)據(jù)中心，包括440 多個ROADM節(jié)點和1600多個光放大(OA)節(jié)點，標志著全光網(wǎng)2.0在骨干網(wǎng)層面進入穩(wěn)步發(fā)展階段。

  全光網(wǎng)2.0 目標技術架構

  白皮書指出全光網(wǎng)2.0的架構扁平化、網(wǎng)絡全光化和運營智慧化的“三化”發(fā)展愿景，而要實現(xiàn)“三化”愿景，需要引入一系列新技術和組網(wǎng)、設備和運營層面的創(chuàng)新，白皮書將其歸納為全光網(wǎng)2.0 目標技術架構六大基本特征：全光傳輸、全光交換、全光接入、全光承載、全光智治和全光云網(wǎng)。

  · 安全可靠的大容量全光傳輸(全光傳輸)：高速率、大容量、高安全、高可靠的全光傳輸始終是全光網(wǎng)的基礎性技術， 持續(xù)降低單位比特公里傳輸成本是全光傳輸技術發(fā)展的重要使命。

  · 綠色低碳的低時延全光交換(全光交換)：全光交換是引領全光網(wǎng)發(fā)展到 2.0時代的標志性技術。全光網(wǎng)技術在單位比特公里傳輸能耗和單位比特交換能耗方面相對于無線傳輸和電域交換技術有著數(shù)量級的優(yōu)勢，尤其是全光接入網(wǎng)元數(shù)量大，節(jié)能效果十分明顯。根據(jù)中國電信實際網(wǎng)絡統(tǒng)計，與鏈狀密集波分復用(DWDM)系統(tǒng)相比，ROADM全光交換網(wǎng)可降低大約50%的能耗和機房空間、節(jié)約大約30%的成本。

  · 泛在超寬的全場景全光接入(全光接入)：全光接入是促進全光網(wǎng)普及的重要抓手，在全光網(wǎng)2.0時代全光接入發(fā)展目標是將面向家庭 (2H) 場景的成功擴展到面向企業(yè) (2B)場景并拓展固移融合新應用。

  · 靈活高效的確定性業(yè)務承載(全光承載) ：基于光纖的恒參信道和巨大頻譜優(yōu)勢， 確定性業(yè)務承載和大帶寬基礎設施是全光網(wǎng)的兩大基礎功能定位。

  · 自動智能的數(shù)字化智慧運營(全光智治) ：自動化、智能化和提高運營效率是全光網(wǎng) 2.0的內在稟賦，也是中國電信的核心科技創(chuàng)新目標之一。

  · 云網(wǎng)融合的開放性全光網(wǎng)絡(全光云網(wǎng)) ：云網(wǎng)融合是全光網(wǎng)2.0發(fā)展的重要外部驅動力。網(wǎng)隨云動，全光網(wǎng)絡的架構要跟隨云網(wǎng)融合的目標而變化，整個全光網(wǎng)絡的架構向“骨干+城域”兩層扁平化架構演進。

  從物理網(wǎng)絡層級的角度，全光網(wǎng)2.0的目標網(wǎng)絡架構如圖3所示，全光網(wǎng) 2.0的架構扁平化的總體目標是從目前國干、省干、城域、接入等三到四個層次簡化為“骨干+城域”兩個層次，并進一步劃分骨干全光網(wǎng)、城域全光網(wǎng)、接入全光網(wǎng)和 DCI 全光網(wǎng)四個方面。

骨干全光網(wǎng)“多層+分域”的立體扁平化網(wǎng)絡架構

  到2025年，全光網(wǎng)2.0要求在骨干全光網(wǎng)實現(xiàn)一二干融合光纜網(wǎng)絡覆蓋全國，2000 年以前建成的干線光纜基本完成替換，保證光纜網(wǎng)絡質量。規(guī)模部署大有效面積超低損耗G.654E 光纖光纜，初步覆蓋京津冀、長三角、粵港澳和川渝陜“四圈”重點區(qū)域。除新疆、西藏外，全國 90%地區(qū)省會間提供不大于20ms 的傳送網(wǎng)時延，“四圈”之間時延達到 15ms 以內。并且啟動多芯光纖(MCF)、少模光纖(FMF)、光子晶體光纖(PCF)等新型光纖技術的現(xiàn)網(wǎng)試點，驗證傳輸性能和商用可行性。

  推動面向全光網(wǎng)2.0的重點技術創(chuàng)新

  在城域全光網(wǎng)方面，加速WDM/OTN 技術向城域網(wǎng)邊緣下沉，城域網(wǎng)架構進一步扁平化，城域全光網(wǎng)覆蓋60%本地網(wǎng)。優(yōu)化城域光纜網(wǎng)絡資源，打造大型城市 2ms 時延圈、大型城市核心區(qū)域和中小型城市 1ms 時延圈。聯(lián)合業(yè)界研發(fā)定制化灰盒傳輸設備和低成本城域 WSS 技術，推動低成本W(wǎng)DM (DCI)設備在城域核心層的應用，以開放解耦設備形態(tài)、環(huán)網(wǎng)為主的網(wǎng)絡拓撲打造城域全光網(wǎng)帶寬底座。通過新一代云網(wǎng)運營系統(tǒng)，引入 SDN 等新架構新技術，實現(xiàn)對多廠商設備的統(tǒng)一管理和業(yè)務調度。新一代云網(wǎng)運營系統(tǒng)引入大數(shù)據(jù)分析、數(shù)字孿生和 AI 等技術，實現(xiàn)城域全光網(wǎng)的智慧化運營。

接入全光網(wǎng)目標網(wǎng)絡架構 

  在接入全光網(wǎng)方面，要將OSU技術引入到 CPE-OTN，配合骨干和城域 OTN網(wǎng)絡，實現(xiàn)對政企專線、入云等高品質業(yè)務的“一業(yè)務一管道”端到端承載。在DCI 全光網(wǎng)方面，全面進入400Gb/s 時代：在骨干層主要依托一二干融合ROADM網(wǎng)絡實現(xiàn)，覆蓋全國主要自有數(shù)據(jù)中心和重要客戶的IDC節(jié)點;在城域層將采用定制化的盒式 WDM 設備，實現(xiàn)城域/區(qū)域范圍的大容量 DCI 全光傳輸需求，形成自主可控開放解耦的全光 DCI解決方案，實現(xiàn)多廠商設備的直接管控。

  白皮書提出推動重點技術創(chuàng)新，方向包括：超高速、大容量、長距離、新型光纖系統(tǒng)、安全節(jié)能的骨干高速大容量全光傳輸技術，采用相干200Gb/s和400Gb/s、相干和非相干 100Gb/s、點到多點(P2MP)相干的城域網(wǎng)低成本全光傳輸技術，基于ROADM 的全光交換技術，包括CD/CDC ROADM、波長選擇開關(WSS)、簡化光纖連接、故障快速恢復技術。白皮書還提出要發(fā)展包括硅光子、新型光接口在內全光連接的光電集成以及光網(wǎng)絡開放解耦等技術。

  展望全光網(wǎng)未來，全光網(wǎng)的進一步發(fā)展，需要包括運營商在內的產(chǎn)業(yè)界、高等院校和科研院所等各方持續(xù)共同努力，突破高性能全光傳輸、新型全光交換、光電集成、開放解耦和智慧運營等新技術。中國電信愿意攜手產(chǎn)業(yè)合作伙伴，共建自主可控的全光網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈。

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